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一種安全高效的聯邦學習技術

2022-05-19 10:05:51
云上高博會 http://www.a00n.com
所屬領域:
新一代信息技術
項目成果/簡介:

1.痛點問題

在大數據應用領域,當前普遍存在數據隱私安全、數據孤島和終端設備計算能力受限等問題。如何在保障數據安全、隱私安全和安全合規的條件下,聯合使用跨機構或跨設備中的數據,實現數據價值的深度挖掘和流通是亟待解決的行業問題。

2.解決方案

本技術在現有聯邦學習框架的基礎上提出一系列改進方案,綜合提升了聯邦學習的安全、效率和模型質量。首先,基于縱向聯邦學習具有突破數據孤島和保護數據安全的優點,采用自編碼信息混淆技術實現標簽隱私信息的保護,在不影響聯邦建模效果的前提下,構建了一種新的數據高效、安全、合規的使用范式,該技術可應用于縱向聯邦學習場景中實現多方安全聯合建模。其次,通過結合聯邦學習打破數據孤島和保護數據安全,預訓練大模型可實現知識持續積累,有選擇的知識蒸餾技術可實現保護隱私、模型壓縮和知識遷移等方面的優勢,構建一種新的數據高效、安全、合規的使用范式。即在服務器端充分利用豐富的計算資源,打造出更為強大的模型,并通過有選擇的知識蒸餾策略,實現知識在服務器端的持續正向積累,來提升資源受限的終端設備和擁有大模型的服務器兩端模型的整體表現,從而實現一種“數據、模型不動,知識動”的效果。

合作需求

本技術與孵化產品在金融、醫療、制藥和政務等數據敏感行業數據合規使用和多方協同建模應用上有合作需求,可服務于政府與企業等機構:

1)金融領域合作

本技術與孵化產品可服務于金融科技各級(部委與地市級)主管單位,以及各類銀行、保險等金融機構。可應用于金融領域中高敏感數據的合規使用和跨機構間聯合建模應用場景,例如銀行征信、反欺詐等應用,以降低金融欺詐、騙保等事件發生,產生積極的社會效益。

2)醫療和制藥領域合作

本技術與孵化產品可服務于醫療和制藥領域各類政府主管單位、醫院和制藥企業等??赏苿俞t療和制藥領域數據安全協作利用,為醫療領域有效監管、AI制藥和輔助診療等智能應用提供數據安全協作基礎,提高制藥效率,降低制藥成本和周期、促進新藥研制等。

3)智慧政務領域合作

本技術與孵化產品可服務于科技、工信和大數據等各級(部委與地市級)主管單位。可為政府建立數據要素市場提供數據安全流通技術保障,促進數據要素安全有序流通,也可支撐政務服務水平提升,協同推進地方政府的數字政府建設。

應用范圍:

該技術可應用于對數據安全、隱私保護和法律合規等方面有強烈要求的應用領域,例如金融、醫療、政務、交通等領域。所面向的用戶群體是需要在滿足數據安全、隱私安全和合規條件下,以多方協作的方式聯合使用文本類、圖像等數據的應用場景,主要面向跨組織、跨機構和跨設備間安全合規聯合建模。因此,具有較為廣泛的應用場景。

自2018年開始,聯邦學習、隱私計算等技術和產品成熟度迅速提升,在我國加快培育發展數據要素市場、數據安全流通需求快速迸發的推動下,隱私計算技術的應用場景越來越多。根據Gartner發布的“2022年12大技術趨勢”報告,隱私增強計算(PEC)成為重要技術趨勢之一。Gartner還表示,到2025年,60%的大型組織將在分析、商業智能或云計算中使用一種或多種隱私增強計算技術。根據中研普華研究報告顯示,預計至2025年中國隱私計算市場規模將達到145.1億元。在此背景下,聯邦學習技術作為實現隱私計算的重要技術路線之一,具有十分良好的應用前景和市場前景。

項目階段:

借助該技術在數據敏感行業實施與應用,實現安全聯合建模的隱私計算產品與服務,助力大數據價值挖掘與數據價值流通。計劃采取三步走方式來進行成果推廣,同時以實際市場需求為出發點,將適時進行靈活調整。第一階段進一步加強理論研究成果。第二階段深化項目成果,加強協作研究,與可信賴的產業界合作伙伴開發和部署多方安全計算示范項目,通過示范項目分步驟有序推進成果轉化進程,注重產、學、研、用結合機制加強協作研究,根據課題成果推廣的實際需要在金融、政務、智能制造等領域中開展推廣應用。第三階段經驗借鑒再發展,推廣鞏固科研成果。力爭未來5年在政府部門、知名金融機構等不同領域落地多個項目,打造隱私計算項目的標桿。

效益分析:

該技術進一步提高了聯邦學習技術的數據安全性,并基于“數據模型不動、知識動”的模式突破了現有聯邦學習模型的泛化和魯棒性,并能靈活適配異質、異構的終端設備和數據分布場景,與現有聯邦學習技術相比覆蓋場景更廣,效率更高,更符合參與方的個性化模型需求,并為聯邦學習驅動的大模型訓練和中心知識積累提供了技術基礎。同時在安全方面,能有效的抵御多種惡意攻擊和標簽推斷攻擊。這一系列技術優勢符合多方數據協作場景中對于數據安全、抗攻擊、分布異構和效率提升等迫切需要,符合數據流通產品的未來趨勢。

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